マクロ量子系におけるマクロ量子コヒーレンスの研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度においては、最後の年度ということで、これまでの研究の総括を行った。具体的には、量子多体系におけるマクロなコヒーレンスを検出するための良い指標をいくつか定義するとともに、それらの相互関係を整理して、それぞれのメリット、デメリットを明らかにした。また、その指標が、他の物理的性質とどのように関連しているのかを明確にすることにより、量子計算、量子情報、物性理論への応用を意識した。例えば、部分系にCP操作を行ってマクロな重ね合わせをつくることを考えた場合、アクセスする部分系の大きさと、そのCP操作の成功確率、そしてマクロな重ね合わせの指標との間にはトレードオフの関係が成り立つことを示した。さらに、系の安定性とマクロな重ね合わせの指標との関係についても議論した。特に、ノイズに対する安定性、局所測定に対する安定性について、その指標は密接な関係があることが分かり、マクロな重ね合わせの安定性を定量的に評価することができるようになった。マクロな重ね合わせは量子計算において重要な働きをしているため、この安定性との関係は量子計算機の安定的実現という点からも非常に重要である。最後に、マクロな重ね合わせの構造を直感的に理解するために、準同時確率分布を提唱し、それを使って具体的に可視化を行うとともに、その準同時確率分布の物理的性質を調べた。特に、相関の測定、POVMの推定、weak measurementと密接に関係していることが明らかになった。